黄铁矿主要成分是FeS 2 。某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取2.000g样品在空气中充分灼烧（假设杂质不参

Question

黄铁矿主要成分是FeS 2 。某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取2.000g样品在空气中充分灼烧（假设杂质不参加反应），将生成的SO 2 气体与足量Fe 2 (SO 4 ) 3 溶液完全反应后，用浓度为0.3360mol·L －1 的KMnO 4 标准溶液滴定至终点，消耗KMnO 4 溶液25.00mL。已知：①4FeS 2 ＋11O 2 2Fe 2 O 3 ＋8SO 2 ②SO 2 ＋2Fe 3 ＋ ＋2H 2 O→SO 4 2 － ＋2Fe 2 ＋ ＋4H ＋ ③MnO 4 － ＋5Fe 2 ＋ ＋8H ＋ →Mn 2 ＋ ＋5Fe 3 ＋ ＋4H 2 O（1）样品中FeS 2 的质量分数是 。(用小数表示，保留三位，下同)（2）煅烧1000 t该黄铁矿生产出997.9 t硫酸铵，若黄铁矿制取硫酸时的利用率为0.800，则在制取硫酸铵时硫酸的利用率为 。（3）为使黄铁矿充分燃烧，工业上使用过量空气（设空气中O 2 的体积分数为0.200），当空气过量20%时，煅烧后气体中SO 2 的体积分数是多少？（4）若接触室导出的气体中含体积分数为0.0672的SO 3 。把出口气体送进吸收塔，用质量分数为0.980的硫酸吸收，可得到“发烟H 2 SO 4 ”（H 2 SO 4 和SO 3 的混合物，其中含质量分数为0.200的SO 3 ）。计算吸收10 6 m 3 出口气体（已折算为标准状况）所需要质量分数为0.980的硫酸的质量。

Answer 1

（1）0.630       （2）0.900       （3）0.127         （4）664.6 t

试题分析： （1）由方程式得关系式为5FeS 2 ～10SO 2 ～20Fe 2 ＋ ～4MnO 4 － .n(KMnO 4 )= 0.3360mol/L×0.025L=0.0084mol，所以n(FeS 2 )= (5÷4)×0.0084mol=0.0105mol。m(FeS 2 )= 0.0105mol×120g/mol=1.26g.样品中FeS 2 的质量分数是1.26g÷2.000g=0.630. （2）1000 t该黄铁矿含纯净物的物质的量为（1000 t×0.630×10 6 g/t）÷120g/mol×2=5.25×10 6 mol.假设在制取硫酸铵时硫酸的利用率为X,则根据S元素守恒可得：5.25×10 6 mol×0.800×X×2="(997.9" t×10 6 g/t)÷132g/mol。解得X=0.900。 （3）假设有4mol的FeS 2 发生反应，根据方程式4FeS 2 ＋11O 2 2Fe 2 O 3 ＋8SO 2 可知产生了8mol 的SO 2 需要消耗11mol O 2 ,因为空气中O 2 的体积分数为0.200，所以需要空气的物质的量为11mol÷0.200="55mol," 若空气过量20%，则实际通入的空气的物质的量为55mol×120%=66mol.由方程式可知若有11mol O 2 参加反应，由反应前到反应后气体的物质的量减少3mol.所以反应后气体的总物质的量为66-3=63mol.对于气体来说，气体的体积比就是它们的物质的量的比。所以煅烧后气体中SO 2 的体积分数是8mol÷63mol=0.127. （4）假设需要质量分数为0.980的硫酸的质量为X，其中硫酸的物质的量为0.980X÷98=0.010X，水的物质的量为0.020X÷18=0.0011X。则通入SO 3 气体发生反应：H 2 O+SO 3 =H 2 SO 4 产生的硫酸消耗的SO 3 的物质的量为0.0011X。10 6 m 3 出口气体SO 3 的物质的量为：n(SO 3 )="(" 0.0672×10 6 m 3 ×10 3 L/m 3 ) ÷22.4 L/mol= 3×10 6 mol.，那么得到的得到“发烟H 2 SO 4 ”中含有SO 3 的物质的量为(3×10 6 -0.0011x)mol. 由于得到“发烟H 2 SO 4 ”中含质量分数为0.200的SO 3 。所以(3×10 6 -0.0011x)mol×80g/mol÷(x+3×10 6 mol×80g/mol)=0.2.解得x=664.6×10 6 g=664.6 t。